电磁兼容理论基础

电磁兼容教学大纲电磁兼容教学大纲电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是一个涉及电磁场与电子设备相互作用的领域。

随着电子技术的飞速发展，电磁兼容问题变得越来越重要。

为了培养具备电磁兼容知识和技能的工程师，制定一份全面的电磁兼容教学大纲显得尤为重要。

一、引言电磁兼容作为一门交叉学科，涉及电磁场理论、电路理论、电磁波传播、电磁干扰与抗干扰技术等多个领域。

本教学大纲旨在帮助学生全面了解电磁兼容的基本概念、原理和应用，掌握电磁兼容的分析与设计方法。

二、基础知识2.1 电磁场理论2.1.1 电磁场的基本概念2.1.2 麦克斯韦方程组2.1.3 电磁场的辐射与辐射场特性2.2 电磁波传播2.2.1 电磁波的基本特性2.2.2 电磁波在空间中的传播2.2.3 电磁波的传输线理论2.3 电磁干扰与抗干扰技术2.3.1 电磁干扰的分类与特性2.3.2 电磁兼容的基本原理2.3.3 电磁屏蔽与抗干扰技术三、电磁兼容分析与设计方法3.1 电磁兼容分析3.1.1 电磁兼容测试与测量方法3.1.2 电磁兼容仿真与建模技术3.1.3 电磁兼容问题的分析与评估3.2 电磁兼容设计3.2.1 电磁兼容设计的基本原则3.2.2 电磁兼容设计的方法与技巧3.2.3 电磁兼容设计的实践案例四、电磁兼容标准与法规4.1 国际电工委员会（IEC）电磁兼容标准4.2 国家电磁兼容标准与规范4.3 电磁兼容法规与政策五、电磁兼容实验与实践5.1 电磁兼容实验室的建设与管理5.2 电磁兼容测试与测量技术5.3 电磁兼容实践案例分析六、电磁兼容的前沿与发展趋势6.1 电磁兼容的新理论与新方法6.2 电磁兼容技术在新兴领域的应用6.3 电磁兼容的未来发展方向七、总结与展望电磁兼容作为一门重要的学科，对于保障电子设备的正常运行和互联互通具有重要意义。

本教学大纲旨在培养学生对电磁兼容的全面认识和深入理解，为他们今后从事电磁兼容相关工作奠定坚实基础。

河北工业大学电气学院关于电磁兼容的研究关于电磁兼容的研究1.电磁兼容的含义电磁兼容，顾名思义是“兼容”即“兼顾”／“容忍”，但电磁兼容（E1ectromagnetic Compatibility，简写为EMC）并不是指电与磁之间的兼容，电与磁是不可分割的，相互共存的一种物理现象、物理环境。

国际电工委员会（IEC）对EMC的定义是：指在不损害信号所含信息的条件下，信号和干扰能够共存。

研究电磁兼容的目的是为了保证电器组件或装置在电磁环境中能够具有正常工作的能力，以及研究电磁波对社会生产活动和人体健康造成危害的机理和预防措施。

它是与电磁环境密切相关的一门综合性极强的边缘科学。

主要以电气、电子科学理论为基础，研究并解决各类电磁污染问题。

其理论基础包括数学、电磁场微波理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通讯理论、材料科学、生物医学、电子对抗、通信地质工程等等，可以说电磁兼容技术是一个正在不断发展的新型综合性学科，也是一门工程性极强的应用技术。

电磁兼容技术研究有两个特点：a．涉及范围较广，包括自然界中各种电气电磁干扰，以及各种电器、电子设备的设计、安装和各系统之间的电磁干扰等；b．技术难度大，因为干扰源日益增多，传播的途径也是多种多样的，在军工、电力、通讯、交通和工矿企业普遍存在电磁干扰问题。

电磁干扰对系统和设备是非常有害的，在电力系统供电网络中，用户的大功率电弧炉产生的冲击负荷，倘若在设计中没有考虑电磁兼容问题，将有可能给电网造成很大冲击，会增大电网电磁场对电力系统设备和用户电器设备可能带来的潜在危害。

2.电磁污染的主要来源电磁污染的来源包括：（1）雷电（包括核爆炸等强电磁脉冲）；（2）静电及所有电气的动作（包括正常及非正常的）过程。

例如这几种情况：（1）卫星通信，飞机航行的智能化；（2）高层建筑、通信无线塔、超高压输电线路、油库群、港口建筑、森林、古迹的防雷；（3）工厂自动化生产线、电气牵引馈电系统的谐波，大型医疗设备。

电磁兼容性基础理论与实践考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 电磁兼容性的定义是什么？A. 电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中能够正常工作的能力。

B. 电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中不会产生干扰的能力。

C. 电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中能够正常工作的能力和不会产生干扰的能力。

D. 电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中不会受到干扰的能力。

2. 电磁兼容性中的“兼容”是指什么？A. 电子设备可以在同一环境中工作。

B. 电子设备可以在不同环境中工作。

C. 设备之间的相互作用不会产生不良影响。

D. 设备之间的相互作用不会产生干扰。

3. 电磁兼容性测试的主要目的是什么？A. 确保设备在正常工作条件下不会产生干扰。

B. 确保设备在异常工作条件下不会产生干扰。

C. 确保设备在不同环境条件下都能正常工作。

D. 确保设备之间的相互作用不会产生干扰。

4. 电磁兼容性中的“EMI”代表什么？A. 电磁干扰B. 电磁辐射C. 电磁感应D. 电磁兼容5. 电磁兼容性中的“EMC”代表什么？A. 电磁干扰B. 电磁辐射C. 电磁感应D. 电磁兼容6. 什么是电磁兼容性的“三大抗扰度测试”？A. 射频辐射抗扰度测试、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、电压暂降短时中断抗扰度测试。

B. 电磁场抗扰度测试、射频辐射抗扰度测试、电压暂降短时中断抗扰度测试。

C. 射频辐射抗扰度测试、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、电源电压暂降抗扰度测试。

D. 电磁场抗扰度测试、电磁辐射抗扰度测试、电源电压暂降抗扰度测试。

7. 什么是电磁兼容性的“标准”？A. 一组规定的性能指标和要求。

B. 一组规定的试验方法和结果。

C. 一组规定的产品规格和技术要求。

D. 一组规定的测试标准和规范。

8. 电磁兼容性中的“频率范围”是指什么？A. 电子设备使用的特定频率范围。

B. 电磁波的传播范围。

C. 电磁干扰的传播范围。

D. 电磁兼容性测试的频率范围。

EMC基础知识目录课程说明 (1)课程介绍 (1)培训目标 (1)参考资料 (1)1序论 (2)1.1电磁兼容概述 (2)1.2电磁兼容性的基本概念 (2)1.2.1电磁骚扰与电磁干扰 (2)1.2.2电磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility） (2)1.2.3电磁兼容常用名词术语 (3)1.3电磁干扰 (3)1.3.1电磁干扰三要素 (3)1.3.2电磁兼容研究的主要内容 (4)1.4基本的电磁兼容控制技术 (4)1.5电磁兼容标准 (4)1.5.1电磁兼容标准的制订 (4)1.5.2EMC标准拟订的理论基础 (5)1.5.3电磁兼容标准的分类 (6)1.5.4产品的电磁兼容标准遵循原则 (7)1.6电磁兼容测试技术简介 (7)1.6.1概述 (7)1.6.2EMC测试项目 (7)1.6.3电磁发射 (7)1.6.4抗扰性EMS (7)1.7EMC测试结果的评价 (8)1.8产品EMC设计的重要性 (8)1.9产品的认证 (9)小结： (9)思考题： (9)2EMC基础理论 (10)2.1电磁骚扰的耦合机理 (10)2.1.1引言 (10)2.1.2电磁骚扰的常用单位 (10)2.1.3传导干扰 (11)2.1.4辐射干扰 (12)2.2电磁干扰的模式 (13)2.2.1共模干扰与差模干扰 (13)2.2.2PCB的辐射与线缆的辐射 (14)2.3电磁屏蔽理论 (15)2.3.1屏蔽效能的感念 (15)2.3.2屏蔽体上孔缝的影响 (16)2.4电缆的屏蔽设计 (16)2.5接地设计 (17)2.5.1接地的概念 (17)2.5.2接地的种类 (17)2.6滤波设计 (18)2.6.1滤波电路的基本概念 (18)2.6.2电源EMI滤波器 (18)小结： (18)思考题： (18)3系统安装和维护 (19)3.1系统安装的EMC要求 (19)3.1.1概述 (19)3.1.2系统环境要求 (19)3.1.3防整机安装 (19)3.1.4电缆布线要求 (20)3.2系统维护 (21)3.2.1防静电要求 (21)3.2.2系统检视 (22)3.2.3系统干扰问题的处理 (22)小结： (22)思考题： (22)课程说明课程介绍本课程分三个章节，分别从概念，基本理论和系统方面简单介绍了EMC的基本概念、标准、测试内容，产品认证和电磁兼容的基本理论，最后介绍了系统安装和维护中的EMC问题。

了解电路中的电磁兼容与电磁干扰电磁兼容（EMC）是指各种电子设备在同一电磁环境中共存并工作，不会发生互相干扰的能力。

而电磁干扰（EMI）则是指电子设备的工作状态对周围电子设备产生的无线电干扰。

在现代电子设备工作中，电磁兼容与电磁干扰是非常重要的，因为如果电子设备不能协调共存，它们之间将互相干扰，从而导致工作不稳定、数据损失和设备故障，最终会影响生产效率。

因此，电磁兼容设计已经成为电子设备设计和制造的基本条件之一。

一、电磁兼容的原理与方法电磁兼容设计的最终目标是在电磁环境中稳定地运行电子设备。

为了实现这一目标，需要掌握电磁场理论和噪声理论，以及电子设备工作原理、信号特性和参数。

电磁兼容设计的方法主要由三个方面组成：电路和系统设计规范、电路和系统模拟及测试检测。

在电路和系统设计规范方面，需要根据不同电子设备的工作特点，确定电路和系统的电磁兼容设计指标，如电磁兼容等级、限制峰值电压、电流、辐射和抗干扰能力等参数。

在电路和系统模拟方面，需要使用一系列电磁场仿真软件和电路仿真软件来模拟电子设备在不同电磁环境下的工作状态，发现电磁干扰源和受干扰的设备，并确定改进设计方案。

在测试检测方面，需要对电子设备进行电磁兼容测试，测量电子设备的电磁辐射和电磁敏感度指标，以确定设备是否符合电磁兼容和安全性要求。

二、电磁干扰的类型与影响电子设备在工作过程中会发生多种电磁干扰，如辐射干扰、传导干扰和静电放电干扰等。

这些电磁干扰会对周围电子设备、环境和人体产生影响。

辐射干扰是指电子设备辐射出的电磁波对周围电子设备造成的干扰。

例如，在手机通话时，手机辐射出的电磁波会干扰周围的音箱和电视机等设备。

传导干扰是指电磁波通过电气或磁场路径由一个设备传递到另一设备并产生的干扰，例如，电源线和信号线中的电磁波。

静电放电干扰是指由于静电释放而引起的电磁干扰。

例如，在夏季，电气设备带电运行时，人的身体可能会沾上一些静电，当手触碰其他设备时，通过放电，释放出能量，可能会带来负面影响。

电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术是一种对设备、系统或产品在电磁环境中的抗扰度进行评估的方法。

射频电磁场辐射抗扰度试验是其中的一种重要测试，用于评估设备在射频电磁场辐射环境中的抗干扰能力。

本文将从电磁兼容试验和测量技术的理论基础、试验过程和应用前景等方面进行探讨，以期为相关领域的研究和工程应用提供一定的参考。

一、电磁兼容试验和测量技术的理论基础电磁兼容性是指设备、系统或产品在电磁环境中不受外界电磁场辐射或内部电磁干扰的影响，能够正常工作而不对周围其他设备产生干扰。

电磁兼容试验和测量技术主要包括电磁辐射抗干扰性能测试、电磁场辐射测量、电磁场防护效能检测等内容。

这些内容主要是通过一系列的试验手段，来对设备在电磁环境中的性能进行评估，并提出相应的改进措施，确保设备的正常运行和周围环境的安全。

二、射频电磁场辐射抗扰度试验的重要性射频电磁场辐射抗扰度试验是电磁兼容试验和测量技术中的一个重要环节，其重要性主要表现在以下几个方面：首先，射频电磁场辐射是目前电磁环境中最普遍和最强烈的一种电磁辐射，因此对设备在射频电磁场辐射环境中的抗干扰能力进行评估，对保障设备的正常运行有着重要的意义；其次，随着射频技术的不断发展和应用，射频电磁场辐射对设备的影响越来越大，因此射频电磁场辐射抗扰度试验的重要性也越来越凸显；最后，射频电磁场辐射抗扰度试验结果直接影响着设备的市场准入和使用范围，因此对设备进行相关试验是十分必要的。

三、射频电磁场辐射抗扰度试验的试验过程射频电磁场辐射抗扰度试验通常分为试验前准备、试验环境建立、试验参数设置、试验设备布置、试验数据采集和试验结果分析等步骤。

其中，试验前准备要求进行充分的试验方案设计和试验流程规划，以确保试验过程的合理性和有效性；试验环境建立要求在专门的试验室或试验场地内搭建符合要求的射频电磁场辐射环境；试验参数设置要求在试验过程中合理设置射频电磁场辐射的频率、功率、方向和持续时间等参数；试验设备布置要求将待测设备按照实际使用情况布置到射频电磁场辐射环境中；试验数据采集要求利用专业的测试设备对待测设备在射频电磁场辐射环境中的性能参数进行实时采集和记录；试验结果分析要求通过专业的数据处理和分析手段，对试验数据进行深入的分析和评估，得出相应的结论和建议。

电磁兼容基础知识引言电子电器产品的电磁兼容性能是一项非常重要的技术指标，它不仅关系到产品本身的安全性、可靠性，也关系到电磁环境的保护问题。

国内外现都十分重视产品的电磁兼容质量管理。

这就要求从事相关产品设计、制造和品质管理的人员均应该掌握电磁兼容的一些基本理论、标准要求和设计技术。

一、电磁兼容现象及基本理论电磁兼容（Electromagnetic Compatibility——EMC），其定义是：设备或系统在其所处的电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

从上述定义可以看出，一台设备或一个系统的电磁兼容性都包括两个方面，一是它对同一电磁环境中其它设备的抗干扰能力或称敏感性，二是它对其它产品的电磁骚扰特性。

电磁骚扰（Electromagnetic Disturbance——EMI）定义为“任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象”。

电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。

（注：一般意义上的“有用的电磁信号或电磁能量”在电磁兼容领域也有可能被认为是电磁骚扰源。

）电磁骚扰的表现形式一般有两种，一是通过导体传播骚扰电压、电流，一是通过空间传播骚扰电磁场。

前者称为传导骚扰，后者称为辐射骚扰。

例如，电视机的电磁骚扰主要有：对公用电网的无线电骚扰和低频骚扰（如注入谐波电流）、对公用电视天线系统的骚扰、向空间辐射的电磁场等。

抗扰度（Immunity to a Disturbance）定义为“装置、设备或系统面对电磁骚扰不降低运行性能的能力”。

电磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility——EMS）定义为“在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力”。

实际上，抗扰度与敏感性都反映的是对电磁骚扰的适应能力，仅仅是从不同的角度而言，敏感性高即意味着抗扰度低。

对应电磁骚扰的两种表现形式，设备对电磁骚扰的抗扰性也同样分为传导抗扰性和辐射抗扰性。

EMC测试培训标题：EMC测试培训引言一、EMC测试培训内容1. 基础理论培训（1）电磁兼容基本概念：介绍电磁兼容的定义、发展历程、国内外标准体系等。

（2）电磁干扰原理：分析电磁干扰的产生原因、传播途径、耦合方式等。

（3）电磁兼容设计：讲解电磁兼容设计的基本原则、方法及注意事项。

2. 测试方法与设备操作培训（1）EMC测试标准：介绍国内外EMC测试标准，如CISPR、FCC、CE等。

（2）测试场地与设备：了解EMC测试场地要求、测试设备种类及功能。

（3）测试方法：学习传导干扰、辐射干扰、静电放电、电磁脉冲等测试方法。

（4）设备操作：掌握EMC测试设备的操作流程、注意事项及维护保养。

3. 实践操作与案例分析（1）实际产品测试：针对具体产品进行EMC测试，分析测试结果，提出改进措施。

（2）故障排查与整改：学习如何根据测试结果定位问题，采取有效措施进行整改。

（3）案例分析：分析典型电磁兼容问题案例，总结经验教训。

二、EMC测试培训目的与意义1. 提高专业素质：通过培训，使学员掌握EMC测试的基本理论、方法和操作技能，提高自身专业素质。

2. 保障产品质量：为企业提供专业的EMC测试人才，确保产品满足国内外电磁兼容标准，提高市场竞争力。

3. 促进技术交流：搭建EMC测试技术交流平台，分享经验，推动行业技术进步。

4. 预防电磁干扰：通过EMC测试培训，提高企业和个人对电磁兼容问题的认识，从源头上预防电磁干扰。

三、EMC测试培训发展趋势1. 培训内容多样化：随着EMC测试技术的不断发展，培训内容将更加丰富，涵盖更多领域和行业。

2. 培训方式多元化：结合网络技术，开展线上线下相结合的培训模式，满足不同学员的需求。

3. 培训师资专业化：加强师资队伍建设，提高教师的专业素质和实践经验。

4. 行业合作紧密化：加强与企业、高校、研究机构的合作，共享资源，促进产学研一体化发展。

结语EMC测试培训对于提高我国电磁兼容技术水平、保障产品质量具有重要意义。

电磁兼容性电磁兼容性的概念电磁兼容（EMC，ElectroMagnetic Compatibility）一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又不互相干扰，达到“兼容”状态。

换句话说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。

相容性包括设备内电路模块之间的兼容性、设备之间的相容性和系统之间的相容性。

我国国家军用标准GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》中给出电磁兼容性的定义为：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射而导致或遭受不允许的性能降级，它也不会使同一电磁环境中其他设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的性能降级”。

可见，从电磁兼容性的观点出发，除了要求设备（分系统、系统）能按设计要求完成其功能外，还要求设备（分系统、系统）有一定的抗干扰能力，不产生超过规定限度的电磁干扰。

国际电工技术委员会（IEC）认为，电磁兼容是一种能力的表现。

IEC给出的电磁兼容性定义为：“电磁兼容性是设备的一种能力，它在其电磁环境中能完成自身的功能，而不至于在其环境中产生不允许的干扰”。

进一步讲，电磁兼容学是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备或系统（广义的还包括生物体）可以共存，并不致引起性能降级的一门学科。

电磁兼容的理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、电路基础、信号分析等学科与技术，其应用范围又几乎涉及到所有用电领域。

由于其路论基础宽、工程实践综合性强、物理现象复杂，所以在观察与判断物理现象或解决实际问题时，实验与测量具有重要的意义。

对于最后的成功验证，也许没有任何其他领域像电磁兼容那样强烈的依赖于测量。

在电磁兼容领域中，我们所面对的研究对象（主要指电磁噪声）无论时域特性还是频域特性都十分复杂。

电磁场理论及其在工程中的应用研究一、电磁场理论基础电磁场是一种由电荷或电流产生的场，它是电磁相互作用的载体。

在电磁场理论中，麦克斯韦方程组描述了电磁场的演化过程。

其中包括麦克斯韦定律、安培定律、法拉第定律和噪声定理。

1. 麦克斯韦定律麦克斯韦定律是描述电磁场的最基本的方程之一，它描述了电磁场的演化过程和电磁波的传播。

它是由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出的。

2. 安培定律安培定律是描述电流与磁场之间相互作用的定律。

它是由法国物理学家安德烈-玛丽·安培于19世纪提出的。

3. 法拉第定律法拉第定律是描述电磁感应现象的定律。

它是由英国物理学家迈克尔·法拉第于19世纪初提出的。

4. 噪声定理噪声定理是描述电磁场中噪声产生和影响的定理。

它是由美国物理学家约翰·约翰逊于19世纪提出的。

二、工程中的电磁场应用电磁场在工程中有广泛的应用，下面分别介绍几个方面。

1. 电力系统电磁场经常被用来优化电力系统的设计和操作。

电磁场模拟软件可以帮助设计师确定电力系统的参数，如电流、电压、频率、功率等。

电力系统的故障定位和维护也可以通过电磁场技术来实现。

2. 通讯和无线电电磁场广泛应用于无线通讯和电视广播等领域。

人们已经发明了一系列的无线电技术，如射频通讯、微波通讯和太阳能通讯等。

3. 磁共振成像磁共振成像是一种非常流行的医学影像技术，它利用强磁场和脉冲信号产生的电磁场进行组织成像。

磁共振成像可以非常清晰地显示人体内部的器官和组织结构。

4. 电子产品设计电磁场分析在电子产品设计中是非常重要的。

模拟器和模拟软件可以帮助设计师预测电磁场的行为，以便在设计和制造过程中修正可能的问题。

在设计手机、电脑、平板电视等电子产品时，都需要进行电磁场仿真分析和优化设计。

5. 射频工程射频工程是电磁场理论在实际应用中的重要方面。

射频工程包括无线电、微波和雷达等技术。

在无线通讯、卫星导航和空天科学中，射频工程都扮演着关键的角色。